Protótipo de dispositivo automatizado para leitura do teste de antibiograma por disco-difusão

Abstract

O antibiograma por disco-difusão é uma das técnicas mais utilizadas para determinar o perfil de suscetibilidade antimicrobiana. Consiste na difusão de diferentes agentes antimicrobianos na superfície de uma placa de Petri contendo a semeadura de uma bactéria, formando-se halos de inibição com diâmetros proporcionais a eficá- cia de cada agente. Devido ao rápido aumento da resistência bacteriana em âmbito mundial, é importante a rápida e correta identificação da bactéria e seu perfil nos laboratórios de microbiologia de clínicas e hospitais. Em laboratório sem recursos tecnológicos, estas medidas são tomadas manualmente utilizando réguas ou paquí- metros. É um método lento e tedioso, além de aumentar a chance de erros. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um protótipo de um sistema automatizado para medição das zonas de inibição formadas nos testes de antibiograma por disco-difusão. Este sistema consiste em um aparato para aquisição das imagens das placas de Petri e um software para estimação dos diâmetros dos halos formados. O algoritmo proposto pré-processa a imagem, realçando seu contraste através da equalização por histograma e suavizando por meio de um filtro gaussiano. Mediante o uso da transformada de Hough circular, a posição central de cada halo de inibição é encontrada e por meio de um algoritmo de análise de perfil radial e clusterização, os diâmetros são estimados. Imagens de 49 placas, com uma média de 11 zonas de inibição cada, foram coletadas e o resultado encontrado pelo sistema com o algoritmo foi comparado aos obtidos com o equipamento comercial de referência Osiris® (este com com correção manual das medidas pelo operador). O algoritmo proposto identificou corretamente as posições nas imagens de todos os 564 halos analisados. O coeficiente de correlação de Pearson entre as medidas de ambos os sistemas foi de 0,8893. Já o coeficiente Kappa de Cohen foi de 0,7799 e a concordância total foi de 89,68%. Este estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa do HCPA sob o número 170587.

The disk diffusion method is still one of the most frequently used method to determine the antibiotic susceptibility profiles of pathogens. It consists of the diffusion of different antimicrobial agents on the surface of a Petri dish containing the seeding of a bacterium, forming inhibition halos with diameters proportional to the effectiveness of each agent. Due to the rapid rise in antimicrobial resistance worldwide it is important the rapid identification of their resistance profile in the microbiology laboratory routine. In laboratories without technological facilities such measurement is done manually using a ruler or a caliper. This method is time consuming and increases the chances of error. The aim of this study was the development of a system for the measurement of the growth inhibition zone diameter in the antibiogram disk diffusion method. The system consists of an apparatus for plate images acquisition and a software for estimation of the inhibition zone diameters. The proposed algorithm preprocesses the acquired image and improves its contrast by means of histogram equalizing and smoothing by a Gaussian filter. Using the Hough transform method, the central position of each inhibition zone is identified and through a radial profile analysis and clustering algorithm, the diameters are estimated. Images of 49 plates containing an average of 11 inhibition zones were acquired and the result of the algorithm was compared with the results obtained by the commercial equipment Osiris® (this with correction of the measurements by the operator). The proposed algorithm correctly identified the position of the 564 inhibition zones in 100% of the images. The Pearson correlation coeffcient between the measurements of the inhibition zones diameters by the proposed algorithm and Osiris® was 0.8893. The Cohen’s kappa coeffcient between Osiris® and the proposed method was 0.7799 and the concordance between methods was 89.68%.